JP4520025B2 - 金属帯のエッジ位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯のエッジ位置を検出する装置および検出したエッジ位置を目標位置に保って金属帯を搬送するエッジ位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロセスラインに金属帯を通板するとき、金属帯の蛇行および巻取りリールの巻取り不良などを防止するために金属帯のエッジ位置制御が行われる。金属帯のエッジ位置制御は、金属帯の一方のエッジ位置を検出し、検出したエッジ位置が予め定める目標位置になるように金属帯を幅方向に変位させることによって行われる。金属帯の一方のエッジ位置の検出は、たとえば光源からの光の受光量を電気信号に変換するカメラを用いて行われる。
【０００３】
図９は、従来の金属帯のエッジ位置制御装置１の構成を簡略化して示す図である。エッジ位置制御装置１は、一対のカメラ３，４を備える。一対のカメラ３，４は金属帯の一側方に幅方向に隣接して設けられる。一対のカメラのうち幅方向外方に配置されるカメラを外方用カメラ３と呼び、幅方向内方に配置されるカメラを内方用カメラ４と呼ぶ。外方用カメラ３は、板幅の広い金属帯のエッジ位置を検出し、内方用カメラ４は、板幅の狭い金属帯のエッジ位置を検出する。
【０００４】
外方用および内方用カメラ３，４は、外方用および内方用エッジ位置演算器５，６にそれぞれ接続され、外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は制御用切換スイッチ７を介して駆動制御器８に切換え可能に接続される。外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は、外方用および内方用カメラ３，４の受光量に基づいてエッジ位置をそれぞれ演算する。駆動制御器８は、外方用または内方用エッジ位置演算器５，６の出力に応答し、金属帯のエッジ位置が目標位置になるように金属帯変位手段１１を制御する。外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は、さらに表示用切換スイッチ９を介して表示器１０に切換え可能に接続される。表示器１０は、金属帯のエッジ位置を表示する。
【０００５】
制御用および表示用切換スイッチ７，９は、通板される金属帯の板幅に応じて切換えられる。すなわち板幅の広い金属帯が通板されるとき、制御用および表示用切換スイッチ７，９は外方用エッジ位置演算器５と駆動制御器８および表示器１０とが接続されるように切換えられ、板幅の狭い金属帯が通板されるとき、制御用および表示用切換スイッチ７，９は内方用エッジ位置演算器６と駆動制御器８および表示器１０とが接続されるように切換えられる。これによって、金属帯は板幅にかかわらず一方のエッジ位置が目標位置になるように制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような外方用および内方用カメラ３，４を金属帯の板幅に応じて切換えて使用する構成には、幅変更時にカメラの切換えが必要であり、手間が掛かるという問題がある。また切換えを忘れる恐れがある。また切換点付近で金属帯の蛇行等によってカメラ視野外れが発生しやすいという問題がある。これらは、いずれも巻取りリールの巻取り不良および板エッジ部破損等をもたらす金属帯の通板不良を発生させる恐れがある。また、カメラの点検等による位置合わせ時、受光幅を基準点からの定位置に合わせる処理に手間が掛かり、校正を簡単に行うことができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、金属帯の板幅が変更されてもカメラの切換処理を省略することが可能であり、かつカメラ切換点付近におけるカメラ視野外れの発生を防止することができる金属帯のエッジ位置検出装置を提供することである。また本発明の他の目的は、金属帯の板幅変更時においても、エッジ位置が目標位置になるように精度良く制御することが可能な金属帯のエッジ位置制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属帯の一方表面側に配置され、検出されるべきエッジの位置の範囲にわたって前記金属帯の幅方向に延びる光源と、
前記金属帯の他方表面側で幅方向に間隔をあけて配置される複数の光検出手段であって、各光検出手段は、前記光源からの光を受光し、前記金属帯の幅方向に隣接して配置される前記各光検出手段の視野は部分的に重なった視野重なり部分を有し、受光量に対応した出力レベルを有する電気信号をそれぞれ導出する複数の光検出手段と、
前記各光検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記各光検出手段と前記加算手段との間にそれぞれ設けられる出力補正手段とを含み、
前記各光検出手段の出力は、受光量に対応して出力レベルが１次関数で変化する特性を有し、
前記出力補正手段は、前記各光検出手段の出力に応答し、前記金属帯のエッジが、前記金属帯の幅方向に隣接する前記各光検出手段同士の視野が部分的に重なった視野重なり部分に存在するとき、前記各光検出手段の出力レベルを予め定める補正関数で変化させることを特徴とする金属帯のエッジ位置検出装置である。
【０００９】
本発明に従えば、各光検出手段の視野は金属帯の幅方向に隣接して部分的に重なっており、各光検出手段の出力は加算手段によって加算されるので、隣接する光検出手段の視野重なり部分において受光量に対応した電気信号を合成することができる。これによって、金属帯のエッジ位置と合成した電気信号との対応関係を予め把握しておけば、金属帯のエッジ位置が視野重なり部分に存在しても、金属帯のエッジ位置を精度良く検出することができる。したがって、金属帯の板幅変更時においても光検出手段の切換えを行う必要がなくなる。また複数の光検出手段の全視野は単一の光検出手段の視野よりも大きいので、金属帯のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００１０】
また、各光検出手段の出力は、受光量に対応して出力レベルが１次関数で変化する特性を有する。出力補正手段は、各光検出手段と加算手段との間にそれぞれ設けられ、各光検出手段の出力に応答し、金属帯のエッジが、金属帯の幅方向に隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分に存在するとき、各光検出手段の出力レベルを予め定める補正関数で変化させる。
【００１１】
隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分では光検出手段の出力レベルが予め定める補正関数で補正され、補正関数は加算手段の出力レベルがエッジ位置に対応して、たとえば１次関数で変化するように定められるので、視野重なり部分における電気信号の合成を簡単な演算で精度良く行うことができる。また、このような電気信号の合成は視野重なり部分が複数存在するときでも、すなわち光検出手段が３台以上設けられるときでも同様に精度よく行うことができる。
【００１２】
また本発明で、前記複数の光検出手段は前記金属帯の幅方向に隣接して一対設けられ、各光検出手段は、受光量が増加するにつれて出力レベルが前記１次関数で増加する特性を有し、
前記金属帯の幅方向に隣接する前記一対の光検出手段のうち幅方向外方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて１から零に減少する係数を設定する外方用係数設定器と、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力と前記外方用係数設定器の出力とを乗算する外方用乗算器とを含み、
前記一対の光検出手段のうち幅方向内方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加する係数を設定する内方用係数設定器と、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力と前記内方用係数設定器の出力とを乗算する内方用乗算器とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、外方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて１から零に減少するように設定され、内方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加するように設定されるので、加算手段の出力レベルをエッジ位置に対応して単純な１次関数で変化させることができる。したがって、エッジ位置の算出を迅速、かつ容易に行うことができる。
【００１４】
また本発明は、金属帯の一方のエッジの位置を予め定める目標位置に保って前記金属帯を搬送する金属帯のエッジ位置制御装置において、
前記エッジ位置検出装置と、
目標とするエッジ位置を表す電気信号を導出する目標位置設定器と、
前記エッジ位置検出装置の出力と前記目標位置設定器の出力との差を演算する減算器と、
前記金属帯を幅方向に変位させる金属帯変位手段と、
前記減算器の出力に応答し、前記エッジ位置検出装置によって検出されるエッジ位置が目標位置になるように前記金属帯変位手段を駆動制御する駆動制御手段とを含むことを特徴とする金属帯のエッジ位置制御装置である。
【００１５】
本発明に従えば、エッジ位置検出装置によって金属帯のエッジ位置を精度良く検出することが可能であり、検出したエッジ位置と目標エッジ位置との差が零になるように金属帯変位手段が駆動制御手段によって制御されるので、金属帯の板幅変更時においても金属帯のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することができる。したがって、金属帯のエッジ位置を目標位置に保って搬送することが可能となり、巻取り不良および通板不良の発生を防止することができる。
【００１６】
また本発明は、前記エッジ位置検出装置に備えられる、隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点および前記金属帯のエッジ位置と、個別に予め定める許容範囲とを比較して校正を行う校正手段をさらに含み、
前記校正手段は、校正要求信号を発信する押釦と、
予め定める板幅を有する前記金属帯のエッジ位置が隣接する前記各光検出手段の視野重なり部分に存在する状態で、隣接する前記各光検出手段の出力レベルを求め、前記求めた出力レベルに基づいて隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点、および前記金属帯のエッジ位置を演算する校正演算器と、
前記求めた各校正演算値が個別に予め定める許容範囲内であるか否かを判断する比較器と、
前記比較器の出力に応答し、校正結果を表す信号を導出する報知手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、校正要求時に校正演算器によって隣接する光検出手段の全視野、視野重なり起点および金属帯のエッジ位置が演算され、比較器によって各校正演算値が予め定める各許容範囲内であるか否かが判断されるので、校正処理を簡単にかつ迅速に行うことが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるエッジ位置検出装置１３の構成を簡略化して示す図である。エッジ位置検出装置１３は、図１（１）に示すように金属帯１４の一方表面側に配置される光源１５と、金属帯１４の他方表面側で幅方向に間隔をあけて配置される複数（本実施の形態では一対）の光検出手段（以後、カメラと呼ぶ）１６，１７と、後記図３に示すエッジ位置演算器１８とを含んで構成される。光源１５は、たとえば蛍光灯等の棒状光源であって、検出されるべきエッジの位置の範囲（後述の全視野ＷＴ）にわたって金属帯１４の幅方向に延びる。本実施の形態では、光源１５は金属帯１４の上表面から上方に間隔をあけて設けられる。光源１５の軸線は、金属帯１４の上表面と平行である。
【００１９】
一対のカメラ１６，１７は、光源１５の直下方の固定位置に、かつ幅方向に延びる一仮想直線１９に沿って配置される。一対のカメラ１６，１７の配置される幅方向に延びる仮想直線１６は金属帯１４の下表面と平行である。各カメラ１６，１７は、集光レンズ２０と受光素子２１とを含む。集光レンズ２０は、光源１５からの光を受光し、受光素子２１は集光レンズ２０によって結像された画像の受光量に対応した電気信号を導出する。各カメラ１６，１７の視野は金属帯１４の幅方向に隣接して部分的に重なっている。各カメラ１６，１７は仮想直線１９を含む金属帯１４の下表面に対して垂直な平面内において揺動可能である。したがって、各カメラ１６，１７の視野の重なり部分の長さは調整可能である。以後、一対のカメラのうち幅方向外方側のカメラを外方用カメラ１６と呼び、幅方向内方側のカメラを内方用カメラ１７と呼ぶ。
【００２０】
また説明の便宜上、図１（１）に示すように金属帯１４の下表面を含む平面であるパスライン２２と、外方用カメラ１６の視野の最外方および最内方位置との交点をそれぞれＯ，Ｂと呼び、パスライン２２と内方用カメラ１７の視野の最外方および最内方位置との交点をそれぞれＡ，Ｃと呼ぶ。このうちＯ点は一対のカメラ１６，１７の受光基点となるので、基準点と呼び、Ａ点は一対のカメラ１６，１７の視野重なり開始点となるので視野重なり起点と呼ぶ。
【００２１】
ＯＢ間の距離Ｗ１は外方用カメラ１６の受光範囲を表すので、外方用カメラ視野と呼び、ＡＣ間の距離Ｗ２は内方用カメラ１７の受光範囲を表すので、内方用カメラ視野と呼ぶ。ＡＢ間の距離Ｗ３は、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野が重なっている部分であるので、視野重なり部分とよぶ。ＯＣ間の距離ＷＴは、一対のカメラ１６，１７の合体した視野を表すので、全視野と呼ぶ。外方用および内方用カメラ１６，１７は、全視野内で金属帯のエッジ位置を監視する。また、金属帯１４のエッジ位置ＥがＯ点に存在するとき、受光量は零でありエッジ位置ＥがＣ点の方向に向かうにつれて受光量が増加するので、ＯＥ間の距離Ｗを受光幅と呼ぶ。したがって、受光幅Ｗは金属帯１４のエッジ位置を表す。またエッジ位置Ｅが、Ａ、Ｂ、Ｃ点に存在するときの受光幅Ｗを受光幅Ａ、受光幅Ｂ、受光幅Ｃとそれぞれ表すことがある。
【００２２】
図２は図１に示すエッジ位置検出装置１３を備えるエッジ位置制御装置２３の構成を簡略化して示す斜視図である。本実施の形態では、エッジ位置制御装置２３はプロセスラインの巻取りリール３３付近に設けられ、金属帯１４の一側方のエッジ位置を目標位置になるように制御する。金属帯１４は、ほぼ水平方向に搬送され、デフレクタロール３４を介して巻取りリール３３に巻取られる。エッジ位置制御装置２３は、エッジ位置検出装置１３と、金属帯１４を幅方向に変位させる金属帯変位手段２４と、後記図３に示す目標位置設定手段２５と減算器２６と駆動制御手段２７と、表示器５９と、校正手段２８とを含んで構成される。
【００２３】
エッジ位置検出装置１３は、デフレクタロール３４の上流側で、かつ金属帯１４の一側方側の固定位置に設けられる。エッジ位置検出装置１３の光源１５、外方および内方用カメラ１６，１７は架台２９に取付けられる。金属帯変位手段２４は、油圧シリンダ３０と、レール３１と含む。巻取りリール３３は、駆動源３５によって水平軸線まわりに回転駆動される。駆動源３５は巻取りリール３３とともに油圧シリンダ３０によってレール３１に沿って金属帯１４の幅方向３２に移動する。金属帯３３は、エッジ位置制御装置２３によってエッジ位置を検出され、検出されたエッジ位置が目標位置になるように油圧シリンダ３０によって巻取りリール３３および駆動源３５とともに幅方向に移動される。
【００２４】
図３は図２に示すエッジ位置制御装置２３の電気的構成を示すブロック図である。エッジ位置制御装置２３は、シーケンサなどの制御手段３７を備え、制御手段３７はエッジ位置演算器１８と減算器２６と校正演算器３８と比較器３９とを含む。エッジ位置演算器１８は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１と、加算器４３と、演算器４４とを含む。外方用および内方用カメラ１６，１７は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１にそれぞれ接続され、光源１５からの光を受光して受光量に対応する電気信号を導出する。
【００２５】
図４は、外方用および内方用カメラ１６，１７の受光幅と、外方用および内方用カメラ１６，１７から導出される電気信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。外方用および内方用カメラ１６，１７は、受光量が増大するにつれて出力レベルが１次関数で増大する特性を有する。すなわち、外方用カメラ１６は、基準点Ｏから受光幅が増大するにつれて実線の直線４５に示すように出力レベルが最低出力レベルＡＯから直線的に増加し、受光幅Ｂ以上では実線の直線４６に示すように最大出力レベルＡ１で一定になる。内方用カメラ１７は、視野重なり起点Ａ点から受光幅が増加するにつれて一点鎖線の直線４７に示すように出力レベルが最低出力レベルＡ０から直線的に増加し、受光幅Ｃ以上では一点鎖線の直線４８に示すように最大出力レベルＡ１で一定になる。
【００２６】
再び図３を参照して、外方用出力補正手段４０は外方用係数設定器５０と外方用乗算器５１とを含む。外方用係数設定器５０は、外方用カメラ１６の出力に応答し、図１（２）に示すように外方用カメラ１６の出力レベルが増加するにつれて、換言すればエッジ位置がＯ点からＢ点に向けて移動するにつれて、１から零に減少する外方用係数ｆ１を設定する。さらに詳しくは、外方用係数ｆ１はＯ点から視野重なり起点Ａ点に達するまでは１に設定され、Ａ点からＢ点に達するまでは１から零に減少する外方用補正関数に従って設定される。外方用乗算器５１は、外方用カメラ１６および外方用係数設定器５０の出力に応答し、外方用カメラ１６の出力レベルと設定された外方用係数ｆ１とを乗算して外方用カメラ１６の補正出力レベルを演算する。
【００２７】
内方用出力補正手段４１は、内方用係数設定器５３と内方用乗算器５４とを含む。内方用係数設定器５３は、内方用カメラ１７の出力に応答し、図１（３）に示すように内方用カメラ１７の出力レベルが増加するにつれて、換言すればエッジ位置がＡ点からＣ点に向けて移動するにつれて、零から１に増加する内方用係数ｆ２を設定する。さらに詳しくは内方用係数ｆ２はＡ点からＢ点に達するまでは零から１に増加する内方用補正関数に従って設定され、Ｂ点を超えると１に設定される。内方用乗算器５４は、内方用カメラ１７および内方用係数設定器５３の出力に応答し、内方用カメラ１７の出力レベルと設定された内方用係数ｆ２とを乗算して内方用カメラ１７の補正出力レベルを演算する。
【００２８】
前記Ａ点からＢ点に達するまでの視野重なり部分Ｗ３における外方用および内方用補正関数は、高次関数によって表してもよく、折れ線によって簡易化して近似的に表してもよい。外方用および内方用補正関数は、後述のように加算器４３の出力レベルがエッジ位置に対応して１次関数で変化するように定められる。本実施の形態では、外方用および内方用補正関数は折れ線によって表される。
【００２９】
折れ線は、各線分の長さおよび傾きを変更することによって任意の関数に設定可能である。さらに、本実施の形態の外方用補正関数の折れ線はテーブルによって表される。この折れ線テーブルはエッジ位置、すなわち受光幅Ｗと、それに対応する外方用係数ｆ１とを対比して設定したものであり、この対応関係は実験結果に基づいて予め定められる。設定された折れ線テーブルを表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１では、視野重なり部分Ｗ３における受光幅Ｗが等間隔Ｄをあけて１０区分されている。各区分点における外方用係数ｆ１の値Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇ１０は、たとえば１．０、０．９、０．８、…、０である。これは折れ線を１本の直線で表したことを意味する。本発明者らの調査によれば、このように折れ線を近似しても充分適用可能である。
【００３２】
本実施の形態では、内方用係数ｆ２は、（１）式の関係を満たすように外方用係数ｆ１に応じて設定される。これによって、表１のような折れ線テーブルを作成することなく、容易に内方用係数ｆ２を設定することができる。
ｆ１ ＋ ｆ２ ＝ １．０ …（１）
【００３３】
外方用および内方用出力補正手段４０，４１は、加算手段である加算器４３に接続される。加算器４３は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１の出力に応答し、外方用および内方用カメラ１６，１７の補正出力レベルを加算する。これによって、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分における受光量に対応した電気信号が合成され、合成信号が導出される。
【００３４】
図５は、受光幅と合成信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。図５は多数の実験から得られた結果である。実験は、外方用および内方用係数を（１）式を満たすように設定して行った。図５から、合成信号の出力レベルＶは、受光幅が増加するにつれて、すなわち金属帯１４のエッジ位置がＯ点からＣ点に向かうにつれて直線５５に示すように零から直線的に増加し、受光幅Ｃ以上では直線５８に示すように最大出力レベルＡ１で一定になることが判る。この直線５５で示す合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係は（２）式によって表される。
Ｖ ＝ Ｋ・Ｗ …（２）
【００３５】
このように、合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係が１次関数によって表されるのは、前述のように外方用係数ｆ１と内方用係数ｆ２とが前記（１）式を満たすように設定されていることによる。すなわち、外方用係数ｆ１と内方用係数ｆ２との和が１になるように設定されるので、視野重なり部分Ｗ３における受光量が重複しないで補正され、合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係が１次関数によって表される。前記（２）式で表される関数は演算器４４にストアされる。
【００３６】
加算器４３は、演算器４４に接続される。演算器４４は、加算器４３の出力に応答し、合成信号の出力レベルＶに対応する受光幅Ｗ、すなわち金属帯１４のエッジ位置を（２）式に基づいて演算する。これによって、エッジ位置演算器１８は金属帯１４のエッジ位置が視野重なり部分Ｗ３に存在しても金属帯１４のエッジ位置を正確に検出することができる。
【００３７】
このように、エッジ位置検出装置１３は、視野重なり部分Ｗ３においても電気信号を合成してエッジ位置を正確に検出することが可能であるので、金属帯１４の板幅変更時においても、外方用および内方用カメラ１６，１７を切換える必要がなくなる。また外方用および内方用カメラ１６，１７の一体化された全視野ＷＴはカメラ切換え方式である従来技術の単一のカメラの視野よりも大きいので、金属帯１４のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００３８】
前記演算器４４は、目標位置設定器２５と減算器２６と表示器５９とに接続される。目標位置設定器２５は、スイッチ５６とメモリ５７とを含む。スイッチ５６は、先行の金属帯１４の巻取りが終了して新たな金属帯１４が巻取りリール３３に巻取られるとき、巻取り開始信号に応答して接点を自動的に閉じて演算器４４とメモリ５７とを接続する。メモリ５７は、演算器４４の出力である新たな金属帯１４の巻取り開始時のエッジ位置を金属帯１４のエッジ位置の目標位置としてストアする。メモリ５７は、減算器２６に接続され、金属帯１４のエッジ位置の目標位置を表す信号を導出する。スイッチ５６は、巻取り開始信号発信時に閉じられた後、再び開状態に戻り、次の巻取り開始信号が発信されるまで開状態のまま保持される。したがって、金属帯１４のエッジ位置の目標位置は、新たな金属帯１４の巻取りが開始される毎に自動的に設定される。巻取り開始信号は、押釦などによって手動で入力するように構成されてもよい。
【００３９】
減算器２６は、演算器４４および目標位置設定器２５の出力に応答し、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との差を演算し、それを表す偏差信号を導出する。巻取り開始信号が発信されるとき、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と、検出位置とは等しくなる。したがって、巻取り開始時における減算器２６の出力は零となる。減算器２６は、駆動制御手段２７に接続され、駆動制御手段２７は金属帯変位手段２４に接続される。駆動制御手段２７は、減算器２６の出力に応答し、エッジ位置検出装置１３によって検出されるエッジ位置が目標位置設定器２５によって設定された目標位置になるように金属帯変位手段２４の油圧シリンダ３０を駆動制御する。油圧シリンダ３０は、金属帯１４を巻取りリール３３とともに幅方向に移動し、金属帯１４のエッジ位置が目標位置になるように調整する。表示器５９は、演算器４４の出力に応答し、金属帯１４のエッジ位置を表示する。
【００４０】
図６は、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との偏差と、減算器２６の出力レベルとの関係を示すグラフである。図６の横軸は偏差を表し、縦軸は出力レベルを表す。偏差零は、前述のように巻取り開始時の状態を示す。偏差がプラスの領域は、巻取り開始後、金属帯１４のエッジ位置が目標位置、すなわち巻取り開始時のエッジ位置よりも幅方向内方側に存在していることを示しており、偏差がマイナスの領域は、金属帯１４のエッジ位置が巻取り開始時のエッジ位置よりも幅方向外方側に存在していることを示している。したがって、偏差がプラス領域で大きくなるにつれて、受光量が増加し、減算器２６の出力レベルがプラス領域で増加する。これに対して、偏差の絶対値がマイナス領域で大きくなるにつれて受光量が減少し、減算器２６の出力レベルの絶対値がマイナス領域で増加する。偏差は、たとえばプラス領域において零〜１２５ｍｍの範囲にわたって変化し、マイナス領域において零〜−１２５ｍｍの範囲にわたって変化する。出力レベルは、たとえばプラス領域において０〜２ボルトの範囲にわたって変化し、マイナス領域において、０〜−２ボルトの範囲にわたって変化する。前記駆動制御手段２７には、このような出力レベルが送られる。
【００４１】
図７は、金属帯１４のエッジ位置と演算器４４の出力レベルとの関係を示すグラフである。図７の横軸は金属帯１４のエッジ位置を表し、縦軸は出力レベルを表す。エッジ位置零は、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分の中央の位置（以降、中央位置とよぶ）を示す。エッジ位置がプラスの領域はエッジ位置が中央位置よりも幅方向内方側に存在していることを示しており、エッジ位置がマイナスの領域は、エッジ位置が中央位置よりも幅方向外方側に存在していることを示している。したがって、エッジ位置が中央位置から幅方向内方に向かうにつれて受光量が増加し、演算器４４の出力レベルがプラス領域で増加する。これに対して、エッジ位置が中央位置から幅方向外方に向かうにつれて、受光量が減少し、演算器４４の出力レベルの絶対値がマイナス領域で増加する。エッジ位置は、たとえばプラス領域で０〜２１４ｍｍの範囲にわたって変化し、マイナス領域で０〜−２１４ｍｍの範囲にわたって変化する。また出力レベルは、たとえばプラス領域で０〜５ボルトの範囲にわたって変化し、マイナス領域で０〜−５ボルトの範囲にわたって変化する。前記表示器５９には、このようなエッジ位置が表示される。
【００４２】
このように、エッジ位置検出装置１３によって金属帯１４のエッジ位置が正確に検出され、目標位置設定器２５によって金属帯１４のエッジ位置の目標位置が新たに巻取られる金属帯の巻取り開始時のエッジ位置に設定され、エッジ位置の目標値と検出値との偏差が零になるようにシリンダ３０が駆動制御されるので、金属帯１４の板幅変更時においても、金属帯１４の一側方のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することが可能となる。したがって、エッジ位置制御装置２３は巻取りリール３３における金属帯１４の巻取り不良および板エッジ部破損等をもたらす金属帯１４の通板不良の発生を防止することができる。
【００４３】
再び図３を参照して、前記外方用および内方用カメラ１６，１７は、さらに校正演算器３８に接続され、校正演算器３８は比較器３９に接続される。校正演算器３８は外方用および内方用カメラ１６，１７の全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置と、個別に予め定める許容範囲とを比較して校正を行うための演算器である。校正演算器３８は、後述のように予め定める板幅を有する金属帯１４のエッジ位置が視野重なり部分に存在する状態で外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルに基づいて前記全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置を演算によって算出する。
【００４４】
校正演算器３８には、押釦６１が設けられている。作業者は、校正を行う必要があるとき、押釦６１を押圧する。押釦６１は、校正要求があったことを表す信号を発信する。比較器３９は、後述のように前記求めた各校正演算値が個別に予め定める許容範囲内であるか否かを判断する。比較器３９は、報知手段である校正ランプ６３に接続される。校正ランプ６３は比較器３９の出力に応答し、後述のように校正結果を表す信号を導出する。校正演算器３８、比較器３９、押釦６１および校正ランプ６３は校正手段２８を構成する。
【００４５】
次に、校正時における全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置の算出方法について図１（１）および図４を参照して説明する。図４におけるＥＢ間の距離をｙとし、ＡＥ間の距離をｘとすると、図１（１）に示すようにＯＢ間の距離がＷ１であり、ＡＣ間の距離がＷ２であるので、相似関係にある２つの三角形の対応する辺の比が等しい定理に基づいて（３），（４）式が成立する。また（３），（４）式を展開して（５），（６）式がそれぞれ求められる。
ｙ：（Ａ１−ａ１）＝ Ｗ１：（Ａ１−Ａ０） …（３）
ｘ：（ａ２−Ａ０）＝ Ｗ２：（Ａ１−Ａ０） …（４）
【００４６】
【数１】
【００４７】
（５），（６）式中のＷ１、Ｗ２、Ａ１、Ａ０は、予め定める値であり、既知であるので、ｘ，ｙは外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２を測定することによって演算することができる。外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり起点Ａは、ｘ，ｙまたはａ１，ａ２を用いて（７）式によって求められる。全視野ＷＴは前記求めたＡを用いて（８）式によって求められる。
【００４８】
【数２】
ＷＴ＝Ｃ＝Ａ＋Ｗ２ …（８）
【００４９】
金属帯１４のエッジ位置は、基準点Ｏからエッジ位置Ｅまでの距離、すなわち前記受光幅Ｗと、視野重なり起点Ａからエッジ位置Ｅまでの距離、すなわち前記ｘとによって表される。Ｗはｙまたはａ１を用いて（９）式によって求められる。またｘは（６）式によって求められるけれども、（６）式をさらに展開した（１０）式によってａ２に基づいて求められる。
【００５０】
【数３】
【００５１】
（７）〜（１０）式中のＷ１、Ｗ２、Ａ１、Ａ０は前述のように既知の値であるので、視野重なり起点Ａ、全視野ＷＴおよび金属帯のエッジ位置Ｗ，ｘは外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２を測定することによって演算することができる。
【００５２】
図８は、図３に示す校正手段２８の動作を示すフローチャートである。図８を参照して校正方法を説明する。ステップｓ１では、予め定める板幅を有する金属帯１４のエッジ位置を外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分の中央付近に配置し、押釦６１を押圧して校正を開始する。ステップｓ２では、外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２が測定される。ステップｓ３では、金属帯１４のエッジ位置の算出が行われる。金属帯１４のエッジ位置を表す前記Ｗおよびｘは、前記求めたａ１，ａ２を（９），（１０）式に代入することによって算出される。
【００５３】
ステップｓ４では、金属帯１４のエッジ位置Ｗ，ｘがそれぞれに対して予め定める許容範囲内であるか否かが判断される。この判断は、前記求めたＷおよびｘが（１１），（１２）式を満たすか否かによって行われる。（１１），（１２）式中のＬ１、Ｌ２は、エッジ位置Ｗ，ｘをそれぞれ判定するための予め定める基準値であり、αは基準値の予め定める許容変動幅である。したがって（Ｌ１−α）〜（Ｌ１＋α）および（Ｌ２−α）〜（Ｌ２＋α）が前記エッジ位置Ｗ，ｘの許容範囲をそれぞれ表す。αは、たとえば２０ｍｍである。ステップｓ４の判断が肯定であれば、ステップｓ５に進む。
Ｌ１−α ≦ Ｅ ≦ Ｌ１＋α …(11)
Ｌ２−α ≦（Ｅ−Ａ）≦ Ｌ２＋α …(12)
【００５４】
ステップｓ５では、カメラ位置の算出が行われる。カメラ位置である前記視野重なり起点Ａは前記測定したａ１，ａ２を（７）式に代入することによって算出され、全視野ＷＴは、前記求めたＡを（８）式に代入することによって算出される。ステップｓ６では、カメラ位置Ａ，ＷＴがそれぞれに対して予め定める許容範囲内であるか否かが判断される。この判断は、前記求めたＡおよびＷＴが（１３），（１４）式を満たすか否かによって行われる。（１３），（１４）式中のＳ１、Ｓ２はカメラ位置Ａ，ＷＴをそれぞれ判定するための予め定める基準値であり、βは基準値の予め定める許容変動幅である。したがって、（Ｓ１−β）〜（Ｓ１＋β）および（Ｓ２−β）〜（Ｓ２＋β）が前記カメラ位置Ａ，ＷＴの許容範囲をそれぞれ示す。βは、たとえば１０ｍｍである。ステップｓ６における判断が肯定であれば、ステップｓ７に進む。
Ｓ１−β ≦ Ａ ≦ Ｓ１＋β …(13)
Ｓ２−β ≦ ＷＴ ≦ Ｓ２＋β …(14)
【００５５】
ステップｓ７では、折れ線テーブルの更新が行われる。これは新たに求められたＡの値に基づいて表１を更新することによって行われる。ステップｓ８では、校正ランプ６３が３秒間点灯し、校正が完了したことを報知する。前記ステップｓ４およびｓ６の判断が否定であれば、ステップｓ９に進む。ステップｓ９では、校正ランプ６３が点滅し、校正異常が発生していることを報知する。校正ランプ６３が点滅すると、金属帯１４のエッジ位置Ｗ，ｘのチェックおよび出力レベルａ１，ａ２のチェックが行われ、再校正が実施される。
【００５６】
このように、出力レベルａ１，ａ２の測定と、簡単な演算式とによって、金属帯１４のエッジ位置およびカメラ位置を演算することができるので、校正処理を簡単に、かつ迅速に行うことが可能になる。
【００５７】
以上述べたように、本実施の形態では一対のカメラによって金属帯のエッジ位置を検出するように構成されているけれども、カメラは一対に限定されるものではなく、３台以上であってもよい。この場合、電気信号の合成を同様に精度よく行うことができるとともに、全視野をさらに広くすることができる。また、外方用および内方用カメラの出力レベルが出力補正手段によって補正されるように構成されているけれども、出力レベルを補正しないでそのまま加算するように構成してもよい。これによって構成を簡略化することが可能であり、演算負荷を軽減することができる。
【００５８】
また加算器４３の出力は、演算器４４でエッジ位置に変換された後、目標位置設定器２５，減算器２６および表示器５９に導出されるように構成されているけれども、エッジ位置を表示しないときには、加算器４３の出力を目標位置設定器２５および減算器２６に導出してエッジ位置制御のみを行うように構成してもよい。また、校正手段によって校正が行われるように構成されているけれども、校正手段を設けないでエッジ位置制御装置を構成してもよい。また、金属帯変位手段は金属帯を巻取りリールとともに変位させるように構成されているけれども、これに限定されるものではなく、たとえば蛇行調整ロールによって金属帯を変位させるように構成してもよい。また、金属帯のエッジ位置の目標位置は、新たな金属帯の巻取り開始時のエッジ位置に設定されているけれども、これに限定されるものではなく、新たな金属帯の板幅に応じて予め定める位置に設定してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、光検出手段の視野重なり部分において受光量に対応した電気信号が合成されるので、金属帯のエッジ位置が視野重なり部分に存在しても、金属帯のエッジ位置を精度良く検出することができる。したがって金属帯の板幅変更時においても光検出手段の切換えを行う必要がなくなる。また複数の光検出手段の全視野は、単一の光検出手段の視野よりも大きいので、金属帯のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００６０】
また、隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分では光検出手段の出力レベルが予め定める補正関数で補正されるので、視野重なり部分における電気信号の合成を簡単な演算で精度良く行うことができる。また、このような電気信号の合成は、光検出手段が３台以上設けられるときでも同様に精度よく行うことができる。
【００６１】
また請求項２記載の本発明によれば、外方用係数が光検出手段の検出出力レベルが増加するにつれて１から零に減少するように設定され、内方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加するように設定されるので、加算手段の出力レベルをエッジ位置に対応して単純な１次関数で変化させることができる。したがって、エッジ位置の算出を迅速、かつ容易に行うことができる。
【００６２】
また請求項３記載の本発明によれば、エッジ位置検出装置によって金属帯のエッジ位置を精度良く検出することが可能であり、検出したエッジ位置と目標位置との差が零になるように金属帯変位手段が駆動制御手段によって制御されるので、金属帯の板幅変更時においても金属帯のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することができる。したがって、金属帯のエッジ位置を目標位置に保って搬送することが可能となり、巻取り不良および通板不良の発生を防止することができる。
【００６３】
また請求項４記載の本発明によれば、校正要求時に校正演算器によって隣接する光検出手段の全視野、視野重なり起点および金属帯のエッジ位置とが演算され、比較器によって各校正演算値が予め定める各許容範囲内であるか否かが判断されるので、校正処理を簡単に、かつ迅速に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるエッジ位置検出装置１３の構成を簡略化して示す図である。
【図２】図１に示すエッジ位置検出装置１３を備えるエッジ位置制御装置２３の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図３】図２に示すエッジ位置制御装置２３の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】外方用および内方用カメラ１６，１７の受光幅と、外方用および内方用カメラ１６，１７から導出される電気信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図５】受光幅と合成信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図６】金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との偏差と、減算器２６の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図７】金属帯１４のエッジ位置と演算器４４の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図８】図３に示す校正手段２８の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の金属帯のエッジ位置制御装置１の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１，２３ エッジ位置制御装置
３，１６ 外方用カメラ
４，１７ 内方用カメラ
１３ エッジ位置検出装置
１４ 金属帯
１５ 光源
１８ エッジ位置演算器
２４ 金属帯変位手段
２５ 目標位置設定手段
２６ 減算器
２７ 駆動制御手段
２８ 校正手段
３７ 制御手段
３８ 校正演算器
３９ 比較器
４０ 外方用出力補正手段
４１ 内方用出力補正手段
４３ 加算器
４４ 演算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯のエッジ位置を検出する装置および検出したエッジ位置を目標位置に保って金属帯を搬送するエッジ位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロセスラインに金属帯を通板するとき、金属帯の蛇行および巻取りリールの巻取り不良などを防止するために金属帯のエッジ位置制御が行われる。金属帯のエッジ位置制御は、金属帯の一方のエッジ位置を検出し、検出したエッジ位置が予め定める目標位置になるように金属帯を幅方向に変位させることによって行われる。金属帯の一方のエッジ位置の検出は、たとえば光源からの光の受光量を電気信号に変換するカメラを用いて行われる。
【０００３】
図９は、従来の金属帯のエッジ位置制御装置１の構成を簡略化して示す図である。エッジ位置制御装置１は、一対のカメラ３，４を備える。一対のカメラ３，４は金属帯の一側方に幅方向に隣接して設けられる。一対のカメラのうち幅方向外方に配置されるカメラを外方用カメラ３と呼び、幅方向内方に配置されるカメラを内方用カメラ４と呼ぶ。外方用カメラ３は、板幅の広い金属帯のエッジ位置を検出し、内方用カメラ４は、板幅の狭い金属帯のエッジ位置を検出する。
【０００４】
外方用および内方用カメラ３，４は、外方用および内方用エッジ位置演算器５，６にそれぞれ接続され、外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は制御用切換スイッチ７を介して駆動制御器８に切換え可能に接続される。外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は、外方用および内方用カメラ３，４の受光量に基づいてエッジ位置をそれぞれ演算する。駆動制御器８は、外方用または内方用エッジ位置演算器５，６の出力に応答し、金属帯のエッジ位置が目標位置になるように金属帯変位手段１１を制御する。外方用および内方用エッジ位置演算器５，６は、さらに表示用切換スイッチ９を介して表示器１０に切換え可能に接続される。表示器１０は、金属帯のエッジ位置を表示する。
【０００５】
制御用および表示用切換スイッチ７，９は、通板される金属帯の板幅に応じて切換えられる。すなわち板幅の広い金属帯が通板されるとき、制御用および表示用切換スイッチ７，９は外方用エッジ位置演算器５と駆動制御器８および表示器１０とが接続されるように切換えられ、板幅の狭い金属帯が通板されるとき、制御用および表示用切換スイッチ７，９は内方用エッジ位置演算器６と駆動制御器８および表示器１０とが接続されるように切換えられる。これによって、金属帯は板幅にかかわらず一方のエッジ位置が目標位置になるように制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような外方用および内方用カメラ３，４を金属帯の板幅に応じて切換えて使用する構成には、幅変更時にカメラの切換えが必要であり、手間が掛かるという問題がある。また切換えを忘れる恐れがある。また切換点付近で金属帯の蛇行等によってカメラ視野外れが発生しやすいという問題がある。これらは、いずれも巻取りリールの巻取り不良および板エッジ部破損等をもたらす金属帯の通板不良を発生させる恐れがある。また、カメラの点検等による位置合わせ時、受光幅を基準点からの定位置に合わせる処理に手間が掛かり、校正を簡単に行うことができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、金属帯の板幅が変更されてもカメラの切換処理を省略することが可能であり、かつカメラ切換点付近におけるカメラ視野外れの発生を防止することができる金属帯のエッジ位置検出装置を提供することである。また本発明の他の目的は、金属帯の板幅変更時においても、エッジ位置が目標位置になるように精度良く制御することが可能な金属帯のエッジ位置制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属帯の一方表面側に配置され、検出されるべきエッジの位置の範囲にわたって前記金属帯の幅方向に延びる光源と、
前記金属帯の他方表面側で幅方向に間隔をあけて配置される複数の光検出手段であって、各光検出手段は、前記光源からの光を受光し、前記金属帯の幅方向に隣接して配置される前記各光検出手段の視野は部分的に重なった視野重なり部分を有し、受光量に対応した出力レベルを有する電気信号をそれぞれ導出する複数の光検出手段と、
前記各光検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記各光検出手段と前記加算手段との間にそれぞれ設けられる出力補正手段とを含み、
前記各光検出手段の出力は、受光量に対応して出力レベルが１次関数で変化する特性を有し、
前記出力補正手段は、前記各光検出手段の出力に応答し、前記金属帯のエッジが、前記金属帯の幅方向に隣接する前記各光検出手段同士の視野が部分的に重なった視野重なり部分に存在するとき、前記各光検出手段の出力レベルを予め定める補正関数で変化させることを特徴とする金属帯のエッジ位置検出装置である。
【０００９】
本発明に従えば、各光検出手段の視野は金属帯の幅方向に隣接して部分的に重なっており、各光検出手段の出力は加算手段によって加算されるので、隣接する光検出手段の視野重なり部分において受光量に対応した電気信号を合成することができる。これによって、金属帯のエッジ位置と合成した電気信号との対応関係を予め把握しておけば、金属帯のエッジ位置が視野重なり部分に存在しても、金属帯のエッジ位置を精度良く検出することができる。したがって、金属帯の板幅変更時においても光検出手段の切換えを行う必要がなくなる。また複数の光検出手段の全視野は単一の光検出手段の視野よりも大きいので、金属帯のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００１０】
また、各光検出手段の出力は、受光量に対応して出力レベルが１次関数で変化する特性を有する。出力補正手段は、各光検出手段と加算手段との間にそれぞれ設けられ、各光検出手段の出力に応答し、金属帯のエッジが、金属帯の幅方向に隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分に存在するとき、各光検出手段の出力レベルを予め定める補正関数で変化させる。
【００１１】
隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分では光検出手段の出力レベルが予め定める補正関数で補正され、補正関数は加算手段の出力レベルがエッジ位置に対応して、たとえば１次関数で変化するように定められるので、視野重なり部分における電気信号の合成を簡単な演算で精度良く行うことができる。また、このような電気信号の合成は視野重なり部分が複数存在するときでも、すなわち光検出手段が３台以上設けられるときでも同様に精度よく行うことができる。
【００１２】
また本発明で、前記複数の光検出手段は前記金属帯の幅方向に隣接して一対設けられ、各光検出手段は、受光量が増加するにつれて出力レベルが前記１次関数で増加する特性を有し、
前記金属帯の幅方向に隣接する前記一対の光検出手段のうち幅方向外方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて１から零に減少する係数を設定する外方用係数設定器と、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力と前記外方用係数設定器の出力とを乗算する外方用乗算器とを含み、
前記一対の光検出手段のうち幅方向内方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加する係数を設定する内方用係数設定器と、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力と前記内方用係数設定器の出力とを乗算する内方用乗算器とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、外方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて１から零に減少するように設定され、内方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加するように設定されるので、加算手段の出力レベルをエッジ位置に対応して単純な１次関数で変化させることができる。したがって、エッジ位置の算出を迅速、かつ容易に行うことができる。
【００１４】
また本発明は、金属帯の一方のエッジの位置を予め定める目標位置に保って前記金属帯を搬送する金属帯のエッジ位置制御装置において、
前記エッジ位置検出装置と、
目標とするエッジ位置を表す電気信号を導出する目標位置設定器と、
前記エッジ位置検出装置の出力と前記目標位置設定器の出力との差を演算する減算器と、
前記金属帯を幅方向に変位させる金属帯変位手段と、
前記減算器の出力に応答し、前記エッジ位置検出装置によって検出されるエッジ位置が目標位置になるように前記金属帯変位手段を駆動制御する駆動制御手段とを含むことを特徴とする金属帯のエッジ位置制御装置である。
【００１５】
本発明に従えば、エッジ位置検出装置によって金属帯のエッジ位置を精度良く検出することが可能であり、検出したエッジ位置と目標エッジ位置との差が零になるように金属帯変位手段が駆動制御手段によって制御されるので、金属帯の板幅変更時においても金属帯のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することができる。したがって、金属帯のエッジ位置を目標位置に保って搬送することが可能となり、巻取り不良および通板不良の発生を防止することができる。
【００１６】
また本発明は、前記エッジ位置検出装置に備えられる、隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点および前記金属帯のエッジ位置と、個別に予め定める許容範囲とを比較して校正を行う校正手段をさらに含み、
前記校正手段は、校正要求信号を発信する押釦と、
予め定める板幅を有する前記金属帯のエッジ位置が隣接する前記各光検出手段の視野重なり部分に存在する状態で、隣接する前記各光検出手段の出力レベルを求め、前記求めた出力レベルに基づいて隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点、および前記金属帯のエッジ位置を演算する校正演算器と、
前記求めた各校正演算値が個別に予め定める許容範囲内であるか否かを判断する比較器と、
前記比較器の出力に応答し、校正結果を表す信号を導出する報知手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、校正要求時に校正演算器によって隣接する光検出手段の全視野、視野重なり起点および金属帯のエッジ位置が演算され、比較器によって各校正演算値が予め定める各許容範囲内であるか否かが判断されるので、校正処理を簡単にかつ迅速に行うことが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるエッジ位置検出装置１３の構成を簡略化して示す図である。エッジ位置検出装置１３は、図１（１）に示すように金属帯１４の一方表面側に配置される光源１５と、金属帯１４の他方表面側で幅方向に間隔をあけて配置される複数（本実施の形態では一対）の光検出手段（以後、カメラと呼ぶ）１６，１７と、後記図３に示すエッジ位置演算器１８とを含んで構成される。光源１５は、たとえば蛍光灯等の棒状光源であって、検出されるべきエッジの位置の範囲（後述の全視野ＷＴ）にわたって金属帯１４の幅方向に延びる。本実施の形態では、光源１５は金属帯１４の上表面から上方に間隔をあけて設けられる。光源１５の軸線は、金属帯１４の上表面と平行である。
【００１９】
一対のカメラ１６，１７は、光源１５の直下方の固定位置に、かつ幅方向に延びる一仮想直線１９に沿って配置される。一対のカメラ１６，１７の配置される幅方向に延びる仮想直線１６は金属帯１４の下表面と平行である。各カメラ１６，１７は、集光レンズ２０と受光素子２１とを含む。集光レンズ２０は、光源１５からの光を受光し、受光素子２１は集光レンズ２０によって結像された画像の受光量に対応した電気信号を導出する。各カメラ１６，１７の視野は金属帯１４の幅方向に隣接して部分的に重なっている。各カメラ１６，１７は仮想直線１９を含む金属帯１４の下表面に対して垂直な平面内において揺動可能である。したがって、各カメラ１６，１７の視野の重なり部分の長さは調整可能である。以後、一対のカメラのうち幅方向外方側のカメラを外方用カメラ１６と呼び、幅方向内方側のカメラを内方用カメラ１７と呼ぶ。
【００２０】
また説明の便宜上、図１（１）に示すように金属帯１４の下表面を含む平面であるパスライン２２と、外方用カメラ１６の視野の最外方および最内方位置との交点をそれぞれＯ，Ｂと呼び、パスライン２２と内方用カメラ１７の視野の最外方および最内方位置との交点をそれぞれＡ，Ｃと呼ぶ。このうちＯ点は一対のカメラ１６，１７の受光基点となるので、基準点と呼び、Ａ点は一対のカメラ１６，１７の視野重なり開始点となるので視野重なり起点と呼ぶ。
【００２１】
ＯＢ間の距離Ｗ１は外方用カメラ１６の受光範囲を表すので、外方用カメラ視野と呼び、ＡＣ間の距離Ｗ２は内方用カメラ１７の受光範囲を表すので、内方用カメラ視野と呼ぶ。ＡＢ間の距離Ｗ３は、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野が重なっている部分であるので、視野重なり部分とよぶ。ＯＣ間の距離ＷＴは、一対のカメラ１６，１７の合体した視野を表すので、全視野と呼ぶ。外方用および内方用カメラ１６，１７は、全視野内で金属帯のエッジ位置を監視する。また、金属帯１４のエッジ位置ＥがＯ点に存在するとき、受光量は零でありエッジ位置ＥがＣ点の方向に向かうにつれて受光量が増加するので、ＯＥ間の距離Ｗを受光幅と呼ぶ。したがって、受光幅Ｗは金属帯１４のエッジ位置を表す。またエッジ位置Ｅが、Ａ、Ｂ、Ｃ点に存在するときの受光幅Ｗを受光幅Ａ、受光幅Ｂ、受光幅Ｃとそれぞれ表すことがある。
【００２２】
図２は図１に示すエッジ位置検出装置１３を備えるエッジ位置制御装置２３の構成を簡略化して示す斜視図である。本実施の形態では、エッジ位置制御装置２３はプロセスラインの巻取りリール３３付近に設けられ、金属帯１４の一側方のエッジ位置を目標位置になるように制御する。金属帯１４は、ほぼ水平方向に搬送され、デフレクタロール３４を介して巻取りリール３３に巻取られる。エッジ位置制御装置２３は、エッジ位置検出装置１３と、金属帯１４を幅方向に変位させる金属帯変位手段２４と、後記図３に示す目標位置設定手段２５と減算器２６と駆動制御手段２７と、表示器５９と、校正手段２８とを含んで構成される。
【００２３】
エッジ位置検出装置１３は、デフレクタロール３４の上流側で、かつ金属帯１４の一側方側の固定位置に設けられる。エッジ位置検出装置１３の光源１５、外方および内方用カメラ１６，１７は架台２９に取付けられる。金属帯変位手段２４は、油圧シリンダ３０と、レール３１と含む。巻取りリール３３は、駆動源３５によって水平軸線まわりに回転駆動される。駆動源３５は巻取りリール３３とともに油圧シリンダ３０によってレール３１に沿って金属帯１４の幅方向３２に移動する。金属帯３３は、エッジ位置制御装置２３によってエッジ位置を検出され、検出されたエッジ位置が目標位置になるように油圧シリンダ３０によって巻取りリール３３および駆動源３５とともに幅方向に移動される。
【００２４】
図３は図２に示すエッジ位置制御装置２３の電気的構成を示すブロック図である。エッジ位置制御装置２３は、シーケンサなどの制御手段３７を備え、制御手段３７はエッジ位置演算器１８と減算器２６と校正演算器３８と比較器３９とを含む。エッジ位置演算器１８は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１と、加算器４３と、演算器４４とを含む。外方用および内方用カメラ１６，１７は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１にそれぞれ接続され、光源１５からの光を受光して受光量に対応する電気信号を導出する。
【００２５】
図４は、外方用および内方用カメラ１６，１７の受光幅と、外方用および内方用カメラ１６，１７から導出される電気信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。外方用および内方用カメラ１６，１７は、受光量が増大するにつれて出力レベルが１次関数で増大する特性を有する。すなわち、外方用カメラ１６は、基準点Ｏから受光幅が増大するにつれて実線の直線４５に示すように出力レベルが最低出力レベルＡＯから直線的に増加し、受光幅Ｂ以上では実線の直線４６に示すように最大出力レベルＡ１で一定になる。内方用カメラ１７は、視野重なり起点Ａ点から受光幅が増加するにつれて一点鎖線の直線４７に示すように出力レベルが最低出力レベルＡ０から直線的に増加し、受光幅Ｃ以上では一点鎖線の直線４８に示すように最大出力レベルＡ１で一定になる。
【００２６】
再び図３を参照して、外方用出力補正手段４０は外方用係数設定器５０と外方用乗算器５１とを含む。外方用係数設定器５０は、外方用カメラ１６の出力に応答し、図１（２）に示すように外方用カメラ１６の出力レベルが増加するにつれて、換言すればエッジ位置がＯ点からＢ点に向けて移動するにつれて、１から零に減少する外方用係数ｆ１を設定する。さらに詳しくは、外方用係数ｆ１はＯ点から視野重なり起点Ａ点に達するまでは１に設定され、Ａ点からＢ点に達するまでは１から零に減少する外方用補正関数に従って設定される。外方用乗算器５１は、外方用カメラ１６および外方用係数設定器５０の出力に応答し、外方用カメラ１６の出力レベルと設定された外方用係数ｆ１とを乗算して外方用カメラ１６の補正出力レベルを演算する。
【００２７】
内方用出力補正手段４１は、内方用係数設定器５３と内方用乗算器５４とを含む。内方用係数設定器５３は、内方用カメラ１７の出力に応答し、図１（３）に示すように内方用カメラ１７の出力レベルが増加するにつれて、換言すればエッジ位置がＡ点からＣ点に向けて移動するにつれて、零から１に増加する内方用係数ｆ２を設定する。さらに詳しくは内方用係数ｆ２はＡ点からＢ点に達するまでは零から１に増加する内方用補正関数に従って設定され、Ｂ点を超えると１に設定される。内方用乗算器５４は、内方用カメラ１７および内方用係数設定器５３の出力に応答し、内方用カメラ１７の出力レベルと設定された内方用係数ｆ２とを乗算して内方用カメラ１７の補正出力レベルを演算する。
【００２８】
前記Ａ点からＢ点に達するまでの視野重なり部分Ｗ３における外方用および内方用補正関数は、高次関数によって表してもよく、折れ線によって簡易化して近似的に表してもよい。外方用および内方用補正関数は、後述のように加算器４３の出力レベルがエッジ位置に対応して１次関数で変化するように定められる。本実施の形態では、外方用および内方用補正関数は折れ線によって表される。
【００２９】
折れ線は、各線分の長さおよび傾きを変更することによって任意の関数に設定可能である。さらに、本実施の形態の外方用補正関数の折れ線はテーブルによって表される。この折れ線テーブルはエッジ位置、すなわち受光幅Ｗと、それに対応する外方用係数ｆ１とを対比して設定したものであり、この対応関係は実験結果に基づいて予め定められる。設定された折れ線テーブルを表１に示す。
【００３０】
【表１】
表１では、視野重なり部分Ｗ３における受光幅Ｗが等間隔Ｄをあけて１０区分されている。各区分点における外方用係数ｆ１の値Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇ１０は、たとえば１．０、０．９、０．８、…、０である。これは折れ線を１本の直線で表したことを意味する。本発明者らの調査によれば、このように折れ線を近似しても充分適用可能である。
【００３２】
本実施の形態では、内方用係数ｆ２は、（１）式の関係を満たすように外方用係数ｆ１に応じて設定される。これによって、表１のような折れ線テーブルを作成することなく、容易に内方用係数ｆ２を設定することができる。
ｆ１ ＋ ｆ２ ＝ １．０ …（１）
【００３３】
外方用および内方用出力補正手段４０，４１は、加算手段である加算器４３に接続される。加算器４３は、外方用および内方用出力補正手段４０，４１の出力に応答し、外方用および内方用カメラ１６，１７の補正出力レベルを加算する。これによって、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分における受光量に対応した電気信号が合成され、合成信号が導出される。
【００３４】
図５は、受光幅と合成信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。図５は多数の実験から得られた結果である。実験は、外方用および内方用係数を（１）式を満たすように設定して行った。図５から、合成信号の出力レベルＶは、受光幅が増加するにつれて、すなわち金属帯１４のエッジ位置がＯ点からＣ点に向かうにつれて直線５５に示すように零から直線的に増加し、受光幅Ｃ以上では直線５８に示すように最大出力レベルＡ１で一定になることが判る。この直線５５で示す合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係は（２）式によって表される。
Ｖ ＝ Ｋ・Ｗ …（２）
【００３５】
このように、合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係が１次関数によって表されるのは、前述のように外方用係数ｆ１と内方用係数ｆ２とが前記（１）式を満たすように設定されていることによる。すなわち、外方用係数ｆ１と内方用係数ｆ２との和が１になるように設定されるので、視野重なり部分Ｗ３における受光量が重複しないで補正され、合成信号の出力レベルＶと受光幅Ｗとの関係が１次関数によって表される。前記（２）式で表される関数は演算器４４にストアされる。
【００３６】
加算器４３は、演算器４４に接続される。演算器４４は、加算器４３の出力に応答し、合成信号の出力レベルＶに対応する受光幅Ｗ、すなわち金属帯１４のエッジ位置を（２）式に基づいて演算する。これによって、エッジ位置演算器１８は金属帯１４のエッジ位置が視野重なり部分Ｗ３に存在しても金属帯１４のエッジ位置を正確に検出することができる。
【００３７】
このように、エッジ位置検出装置１３は、視野重なり部分Ｗ３においても電気信号を合成してエッジ位置を正確に検出することが可能であるので、金属帯１４の板幅変更時においても、外方用および内方用カメラ１６，１７を切換える必要がなくなる。また外方用および内方用カメラ１６，１７の一体化された全視野ＷＴはカメラ切換え方式である従来技術の単一のカメラの視野よりも大きいので、金属帯１４のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００３８】
前記演算器４４は、目標位置設定器２５と減算器２６と表示器５９とに接続される。目標位置設定器２５は、スイッチ５６とメモリ５７とを含む。スイッチ５６は、先行の金属帯１４の巻取りが終了して新たな金属帯１４が巻取りリール３３に巻取られるとき、巻取り開始信号に応答して接点を自動的に閉じて演算器４４とメモリ５７とを接続する。メモリ５７は、演算器４４の出力である新たな金属帯１４の巻取り開始時のエッジ位置を金属帯１４のエッジ位置の目標位置としてストアする。メモリ５７は、減算器２６に接続され、金属帯１４のエッジ位置の目標位置を表す信号を導出する。スイッチ５６は、巻取り開始信号発信時に閉じられた後、再び開状態に戻り、次の巻取り開始信号が発信されるまで開状態のまま保持される。したがって、金属帯１４のエッジ位置の目標位置は、新たな金属帯１４の巻取りが開始される毎に自動的に設定される。巻取り開始信号は、押釦などによって手動で入力するように構成されてもよい。
【００３９】
減算器２６は、演算器４４および目標位置設定器２５の出力に応答し、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との差を演算し、それを表す偏差信号を導出する。巻取り開始信号が発信されるとき、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と、検出位置とは等しくなる。したがって、巻取り開始時における減算器２６の出力は零となる。減算器２６は、駆動制御手段２７に接続され、駆動制御手段２７は金属帯変位手段２４に接続される。駆動制御手段２７は、減算器２６の出力に応答し、エッジ位置検出装置１３によって検出されるエッジ位置が目標位置設定器２５によって設定された目標位置になるように金属帯変位手段２４の油圧シリンダ３０を駆動制御する。油圧シリンダ３０は、金属帯１４を巻取りリール３３とともに幅方向に移動し、金属帯１４のエッジ位置が目標位置になるように調整する。表示器５９は、演算器４４の出力に応答し、金属帯１４のエッジ位置を表示する。
【００４０】
図６は、金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との偏差と、減算器２６の出力レベルとの関係を示すグラフである。図６の横軸は偏差を表し、縦軸は出力レベルを表す。偏差零は、前述のように巻取り開始時の状態を示す。偏差がプラスの領域は、巻取り開始後、金属帯１４のエッジ位置が目標位置、すなわち巻取り開始時のエッジ位置よりも幅方向内方側に存在していることを示しており、偏差がマイナスの領域は、金属帯１４のエッジ位置が巻取り開始時のエッジ位置よりも幅方向外方側に存在していることを示している。したがって、偏差がプラス領域で大きくなるにつれて、受光量が増加し、減算器２６の出力レベルがプラス領域で増加する。これに対して、偏差の絶対値がマイナス領域で大きくなるにつれて受光量が減少し、減算器２６の出力レベルの絶対値がマイナス領域で増加する。偏差は、たとえばプラス領域において零〜１２５ｍｍの範囲にわたって変化し、マイナス領域において零〜−１２５ｍｍの範囲にわたって変化する。出力レベルは、たとえばプラス領域において０〜２ボルトの範囲にわたって変化し、マイナス領域において、０〜−２ボルトの範囲にわたって変化する。前記駆動制御手段２７には、このような出力レベルが送られる。
【００４１】
図７は、金属帯１４のエッジ位置と演算器４４の出力レベルとの関係を示すグラフである。図７の横軸は金属帯１４のエッジ位置を表し、縦軸は出力レベルを表す。エッジ位置零は、外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分の中央の位置（以降、中央位置とよぶ）を示す。エッジ位置がプラスの領域はエッジ位置が中央位置よりも幅方向内方側に存在していることを示しており、エッジ位置がマイナスの領域は、エッジ位置が中央位置よりも幅方向外方側に存在していることを示している。したがって、エッジ位置が中央位置から幅方向内方に向かうにつれて受光量が増加し、演算器４４の出力レベルがプラス領域で増加する。これに対して、エッジ位置が中央位置から幅方向外方に向かうにつれて、受光量が減少し、演算器４４の出力レベルの絶対値がマイナス領域で増加する。エッジ位置は、たとえばプラス領域で０〜２１４ｍｍの範囲にわたって変化し、マイナス領域で０〜−２１４ｍｍの範囲にわたって変化する。また出力レベルは、たとえばプラス領域で０〜５ボルトの範囲にわたって変化し、マイナス領域で０〜−５ボルトの範囲にわたって変化する。前記表示器５９には、このようなエッジ位置が表示される。
【００４２】
このように、エッジ位置検出装置１３によって金属帯１４のエッジ位置が正確に検出され、目標位置設定器２５によって金属帯１４のエッジ位置の目標位置が新たに巻取られる金属帯の巻取り開始時のエッジ位置に設定され、エッジ位置の目標値と検出値との偏差が零になるようにシリンダ３０が駆動制御されるので、金属帯１４の板幅変更時においても、金属帯１４の一側方のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することが可能となる。したがって、エッジ位置制御装置２３は巻取りリール３３における金属帯１４の巻取り不良および板エッジ部破損等をもたらす金属帯１４の通板不良の発生を防止することができる。
【００４３】
再び図３を参照して、前記外方用および内方用カメラ１６，１７は、さらに校正演算器３８に接続され、校正演算器３８は比較器３９に接続される。校正演算器３８は外方用および内方用カメラ１６，１７の全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置と、個別に予め定める許容範囲とを比較して校正を行うための演算器である。校正演算器３８は、後述のように予め定める板幅を有する金属帯１４のエッジ位置が視野重なり部分に存在する状態で外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルに基づいて前記全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置を演算によって算出する。
【００４４】
校正演算器３８には、押釦６１が設けられている。作業者は、校正を行う必要があるとき、押釦６１を押圧する。押釦６１は、校正要求があったことを表す信号を発信する。比較器３９は、後述のように前記求めた各校正演算値が個別に予め定める許容範囲内であるか否かを判断する。比較器３９は、報知手段である校正ランプ６３に接続される。校正ランプ６３は比較器３９の出力に応答し、後述のように校正結果を表す信号を導出する。校正演算器３８、比較器３９、押釦６１および校正ランプ６３は校正手段２８を構成する。
【００４５】
次に、校正時における全視野ＷＴ、視野重なり起点Ａおよび金属帯１４のエッジ位置の算出方法について図１（１）および図４を参照して説明する。図４におけるＥＢ間の距離をｙとし、ＡＥ間の距離をｘとすると、図１（１）に示すようにＯＢ間の距離がＷ１であり、ＡＣ間の距離がＷ２であるので、相似関係にある２つの三角形の対応する辺の比が等しい定理に基づいて（３），（４）式が成立する。また（３），（４）式を展開して（５），（６）式がそれぞれ求められる。
ｙ：（Ａ１−ａ１）＝ Ｗ１：（Ａ１−Ａ０） …（３）
ｘ：（ａ２−Ａ０）＝ Ｗ２：（Ａ１−Ａ０） …（４）
【００４６】
【数１】
（５），（６）式中のＷ１、Ｗ２、Ａ１、Ａ０は、予め定める値であり、既知であるので、ｘ，ｙは外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２を測定することによって演算することができる。外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり起点Ａは、ｘ，ｙまたはａ１，ａ２を用いて（７）式によって求められる。全視野ＷＴは前記求めたＡを用いて（８）式によって求められる。
【００４８】
【数２】
【００４９】
金属帯１４のエッジ位置は、基準点Ｏからエッジ位置Ｅまでの距離、すなわち前記受光幅Ｗと、視野重なり起点Ａからエッジ位置Ｅまでの距離、すなわち前記ｘとによって表される。Ｗはｙまたはａ１を用いて（９）式によって求められる。またｘは（６）式によって求められるけれども、（６）式をさらに展開した（１０）式によってａ２に基づいて求められる。
【００５０】
【数３】
（７）〜（１０）式中のＷ１、Ｗ２、Ａ１、Ａ０は前述のように既知の値であるので、視野重なり起点Ａ、全視野ＷＴおよび金属帯のエッジ位置Ｗ，ｘは外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２を測定することによって演算することができる。
【００５２】
図８は、図３に示す校正手段２８の動作を示すフローチャートである。図８を参照して校正方法を説明する。ステップｓ１では、予め定める板幅を有する金属帯１４のエッジ位置を外方用および内方用カメラ１６，１７の視野重なり部分の中央付近に配置し、押釦６１を押圧して校正を開始する。ステップｓ２では、外方用および内方用カメラ１６，１７の出力レベルａ１，ａ２が測定される。ステップｓ３では、金属帯１４のエッジ位置の算出が行われる。金属帯１４のエッジ位置を表す前記Ｗおよびｘは、前記求めたａ１，ａ２を（９），（１０）式に代入することによって算出される。
【００５３】
ステップｓ４では、金属帯１４のエッジ位置Ｗ，ｘがそれぞれに対して予め定める許容範囲内であるか否かが判断される。この判断は、前記求めたＷおよびｘが（１１），（１２）式を満たすか否かによって行われる。（１１），（１２）式中のＬ１、Ｌ２は、エッジ位置Ｗ，ｘをそれぞれ判定するための予め定める基準値であり、αは基準値の予め定める許容変動幅である。したがって（Ｌ１−α）〜（Ｌ１＋α）および（Ｌ２−α）〜（Ｌ２＋α）が前記エッジ位置Ｗ，ｘの許容範囲をそれぞれ表す。αは、たとえば２０ｍｍである。ステップｓ４の判断が肯定であれば、ステップｓ５に進む。
Ｌ１−α ≦ Ｅ ≦ Ｌ１＋α …(11)
Ｌ２−α ≦（Ｅ−Ａ）≦ Ｌ２＋α …(12)
【００５４】
ステップｓ５では、カメラ位置の算出が行われる。カメラ位置である前記視野重なり起点Ａは前記測定したａ１，ａ２を（７）式に代入することによって算出され、全視野ＷＴは、前記求めたＡを（８）式に代入することによって算出される。ステップｓ６では、カメラ位置Ａ，ＷＴがそれぞれに対して予め定める許容範囲内であるか否かが判断される。この判断は、前記求めたＡおよびＷＴが（１３），（１４）式を満たすか否かによって行われる。（１３），（１４）式中のＳ１、Ｓ２はカメラ位置Ａ，ＷＴをそれぞれ判定するための予め定める基準値であり、βは基準値の予め定める許容変動幅である。したがって、（Ｓ１−β）〜（Ｓ１＋β）および（Ｓ２−β）〜（Ｓ２＋β）が前記カメラ位置Ａ，ＷＴの許容範囲をそれぞれ示す。βは、たとえば１０ｍｍである。ステップｓ６における判断が肯定であれば、ステップｓ７に進む。
Ｓ１−β ≦ Ａ ≦ Ｓ１＋β …(13)
Ｓ２−β ≦ ＷＴ ≦ Ｓ２＋β …(14)
【００５５】
ステップｓ７では、折れ線テーブルの更新が行われる。これは新たに求められたＡの値に基づいて表１を更新することによって行われる。ステップｓ８では、校正ランプ６３が３秒間点灯し、校正が完了したことを報知する。前記ステップｓ４およびｓ６の判断が否定であれば、ステップｓ９に進む。ステップｓ９では、校正ランプ６３が点滅し、校正異常が発生していることを報知する。校正ランプ６３が点滅すると、金属帯１４のエッジ位置Ｗ，ｘのチェックおよび出力レベルａ１，ａ２のチェックが行われ、再校正が実施される。
【００５６】
このように、出力レベルａ１，ａ２の測定と、簡単な演算式とによって、金属帯１４のエッジ位置およびカメラ位置を演算することができるので、校正処理を簡単に、かつ迅速に行うことが可能になる。
【００５７】
以上述べたように、本実施の形態では一対のカメラによって金属帯のエッジ位置を検出するように構成されているけれども、カメラは一対に限定されるものではなく、３台以上であってもよい。この場合、電気信号の合成を同様に精度よく行うことができるとともに、全視野をさらに広くすることができる。また、外方用および内方用カメラの出力レベルが出力補正手段によって補正されるように構成されているけれども、出力レベルを補正しないでそのまま加算するように構成してもよい。これによって構成を簡略化することが可能であり、演算負荷を軽減することができる。
【００５８】
また加算器４３の出力は、演算器４４でエッジ位置に変換された後、目標位置設定器２５，減算器２６および表示器５９に導出されるように構成されているけれども、エッジ位置を表示しないときには、加算器４３の出力を目標位置設定器２５および減算器２６に導出してエッジ位置制御のみを行うように構成してもよい。また、校正手段によって校正が行われるように構成されているけれども、校正手段を設けないでエッジ位置制御装置を構成してもよい。また、金属帯変位手段は金属帯を巻取りリールとともに変位させるように構成されているけれども、これに限定されるものではなく、たとえば蛇行調整ロールによって金属帯を変位させるように構成してもよい。また、金属帯のエッジ位置の目標位置は、新たな金属帯の巻取り開始時のエッジ位置に設定されているけれども、これに限定されるものではなく、新たな金属帯の板幅に応じて予め定める位置に設定してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、光検出手段の視野重なり部分において受光量に対応した電気信号が合成されるので、金属帯のエッジ位置が視野重なり部分に存在しても、金属帯のエッジ位置を精度良く検出することができる。したがって金属帯の板幅変更時においても光検出手段の切換えを行う必要がなくなる。また複数の光検出手段の全視野は、単一の光検出手段の視野よりも大きいので、金属帯のエッジ位置の視野外れの発生を防止することができる。
【００６０】
また、隣接する各光検出手段同士の視野重なり部分では光検出手段の出力レベルが予め定める補正関数で補正されるので、視野重なり部分における電気信号の合成を簡単な演算で精度良く行うことができる。また、このような電気信号の合成は、光検出手段が３台以上設けられるときでも同様に精度よく行うことができる。
【００６１】
また請求項２記載の本発明によれば、外方用係数が光検出手段の検出出力レベルが増加するにつれて１から零に減少するように設定され、内方用係数が光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加するように設定されるので、加算手段の出力レベルをエッジ位置に対応して単純な１次関数で変化させることができる。したがって、エッジ位置の算出を迅速、かつ容易に行うことができる。
【００６２】
また請求項３記載の本発明によれば、エッジ位置検出装置によって金属帯のエッジ位置を精度良く検出することが可能であり、検出したエッジ位置と目標位置との差が零になるように金属帯変位手段が駆動制御手段によって制御されるので、金属帯の板幅変更時においても金属帯のエッジ位置を目標位置になるように精度良く制御することができる。したがって、金属帯のエッジ位置を目標位置に保って搬送することが可能となり、巻取り不良および通板不良の発生を防止することができる。
【００６３】
また請求項４記載の本発明によれば、校正要求時に校正演算器によって隣接する光検出手段の全視野、視野重なり起点および金属帯のエッジ位置とが演算され、比較器によって各校正演算値が予め定める各許容範囲内であるか否かが判断されるので、校正処理を簡単に、かつ迅速に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるエッジ位置検出装置１３の構成を簡略化して示す図である。
【図２】図１に示すエッジ位置検出装置１３を備えるエッジ位置制御装置２３の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図３】図２に示すエッジ位置制御装置２３の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】外方用および内方用カメラ１６，１７の受光幅と、外方用および内方用カメラ１６，１７から導出される電気信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図５】受光幅と合成信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図６】金属帯１４のエッジ位置の目標位置と検出位置との偏差と、減算器２６の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図７】金属帯１４のエッジ位置と演算器４４の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図８】図３に示す校正手段２８の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の金属帯のエッジ位置制御装置１の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１，２３ エッジ位置制御装置
３，１６ 外方用カメラ
４，１７ 内方用カメラ
１３ エッジ位置検出装置
１４ 金属帯
１５ 光源
１８ エッジ位置演算器
２４ 金属帯変位手段
２５ 目標位置設定手段
２６ 減算器
２７ 駆動制御手段
２８ 校正手段
３７ 制御手段
３８ 校正演算器
３９ 比較器
４０ 外方用出力補正手段
４１ 内方用出力補正手段
４３ 加算器
４４ 演算器
Claims (4)
- 金属帯の一方表面側に配置され、検出されるべきエッジの位置の範囲にわたって前記金属帯の幅方向に延びる光源と、
前記金属帯の他方表面側で幅方向に間隔をあけて配置される複数の光検出手段であって、各光検出手段は、前記光源からの光を受光し、前記金属帯の幅方向に隣接して配置される前記各光検出手段の視野は部分的に重なった視野重なり部分を有し、受光量に対応した出力レベルを有する電気信号をそれぞれ導出する複数の光検出手段と、
前記各光検出手段の出力を加算する加算手段と、
前記各光検出手段と前記加算手段との間にそれぞれ設けられる出力補正手段とを含み、
前記各光検出手段の出力は、受光量に対応して出力レベルが１次関数で変化する特性を有し、
前記出力補正手段は、前記各光検出手段の出力に応答し、前記金属帯のエッジが、前記金属帯の幅方向に隣接する前記各光検出手段同士の視野が部分的に重なった視野重なり部分に存在するとき、前記各光検出手段の出力レベルを予め定める補正関数で変化させることを特徴とする金属帯のエッジ位置検出装置。 - 前記複数の光検出手段は前記金属帯の幅方向に隣接して一対設けられ、各光検出手段は、受光量が増加するにつれて出力レベルが前記１次関数で増加する特性を有し、
前記金属帯の幅方向に隣接する前記一対の光検出手段のうち幅方向外方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて１から零に減少する係数を設定する外方用係数設定器と、
前記幅方向外方に配置された光検出手段の出力と前記外方用係数設定器の出力とを乗算する外方用乗算器とを含み、
前記一対の光検出手段のうち幅方向内方に配置された光検出手段に対応する前記出力補正手段は、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力レベルが増加するにつれて零から１に増加する係数を設定する内方用係数設定器と、
前記幅方向内方に配置された光検出手段の出力と前記内方用係数設定器の出力とを乗算する内方用乗算器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属帯のエッジ位置検出装置。 - 金属帯の一方のエッジの位置を予め定める目標位置に保って前記金属帯を搬送する金属帯のエッジ位置制御装置において、
請求項１または２に記載のエッジ位置検出装置と、
目標とするエッジ位置を表す電気信号を導出する目標位置設定器と、
前記エッジ位置検出装置の出力と前記目標位置設定器の出力との差を演算する減算器と、
前記金属帯を幅方向に変位させる金属帯変位手段と、
前記減算器の出力に応答し、前記エッジ位置検出装置によって検出されるエッジ位置が目標位置になるように前記金属帯変位手段を駆動制御する駆動制御手段とを含むことを特徴とする金属帯のエッジ位置制御装置。 - 前記エッジ位置検出装置に備えられる、隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点および前記金属帯のエッジ位置と、個別に予め定める許容範囲とを比較して校正を行う校正手段をさらに含み、
前記校正手段は、校正要求信号を発信する押釦と、
予め定める板幅を有する前記金属帯のエッジ位置が隣接する前記各光検出手段の視野重なり部分に存在する状態で、隣接する前記各光検出手段の出力レベルを求め、前記求めた出力レベルに基づいて隣接する前記各光検出手段の全視野、視野重なり起点、および前記金属帯のエッジ位置を演算する校正演算器と、
前記求めた各校正演算値が個別に予め定める許容範囲内であるか否かを判断する比較器と、
前記比較器の出力に応答し、校正結果を表す信号を導出する報知手段とを含むことを特徴とする請求項３に記載の金属帯のエッジ位置制御装置。
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